改性PES膜在MBR中膜阻力分析及膜污染机理研究

以聚醚砜(PES)、醋酸纤维素(CA)和纳米二氧化钛(TiO2)为膜材料,采用L-S相转化法制备共混改性PES膜。在24℃、0.2 MPa的操作条件下,制得的PES膜纯水通量为300 L/(m2.h)左右,CA改性PES膜为660 L/(m2.h)左右,TiO2改性PES膜为840 L/(m2.h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由浓差极化层及凝胶层引起的;通过活性污泥对膜污染机理的研究,判断出污泥的过滤过程基本符合沉积过滤定律。在MBR中运行时,改性PES膜稳定通量高于未改性膜,总阻力低于未改性膜;TiO2改性膜稳定通量高于CA改性膜,总阻力低于CA改性膜;通过扫描电镜分析,改性PES膜沉积层的厚度均比未改性膜薄,TiO2改性膜沉积层厚度小于CA改性膜,表明改性膜的抗污染性能提高了,TiO改性膜抗污染性能更优。     

TiO_2/PVDF编织管改性复合膜的制备及性能

以PET编织管为内支撑层,以PVDF为膜基材、纳米TiO_2粒子为亲水化改性剂,利用涂覆-浸没凝胶相转化法制备得到具有高强度高通量的PVDF-PET编织管改性复合膜。考察PVDF含量对涂覆及膜表面形貌和膜性能的影响。以水通量、抗污染性等为评价指标,确定改性膜中纳米TiO_2颗粒的最佳投入比。结果表明:PVDF-PET编织管中空纤维膜在PVDF耗量、过滤面积和机械强度上较传统中空纤维膜具有更大优势。当铸膜液中PVDF含量在10%~14%时,膜表面平整光滑,涂覆均匀;PVDF含量为12%时,复合膜孔隙率最大。由QCM-D检测分析可知,PVDF/TiO_2膜与纯PVDF膜相比,牛血清蛋白(BSA)吸附量减少;TiO_2含量为1%时复合膜通量衰减率最低,抗污染性最强,通量最大,复合膜整体性能更为优异。     

聚丙烯中空纤维膜生物反应器净化复合芳香族VOCs

采用中空纤维膜生物反应器(HFMBR)去除气态复合苯系物。挂膜后期,生物反应器的去除效率可以稳定达到80%左右(去除能力(EC)≥225 g/(m3.h))。研究了中空纤维膜生物反应器处理对于单一二甲苯以及混合二甲苯的性能,并且发现HFMBR对于去除单一二甲苯和混合二甲苯都有明显的效果,去除效率均达到90%以上;表明二甲苯之间竞争效应带来的相互抑制作用小。在低浓度的情况下,单一二甲苯和混合二甲苯的去除能力呈线性增加,在高浓度阶段,去除能力增加变缓。比较了混合二甲苯与甲苯联合降解,发现两者之间存在相互抑制作用,但相比传统生物反应器有明显的改善。与传统生物过滤系统比较而言,膜生物反应器有着很好的应用前景。     

PVDF/PMMA与PVDF/TPU共混膜抗污染性能研究及应用

观察新型五孔PVDF共混改性纤维膜SEM形貌特征,采用逐级通量法测定PVDF/PMMA和PVDF/TPU共混改性膜的临界通量,研究在次临界和超临界通量下A(PVDF/PMMA)与B(PVDF/TPU)2种管式膜组件的过滤和抗污染性能,并在次临界通量下处理地表水。结果表明,PVDF共混改性膜具有优良的微观结构,且膜B性能较好;膜A、B的临界通量分别为12 L/(m2.h)和10 L/(m2.h);膜组件B比膜组件A抗污染性能好。次临界通量下膜组件的运行比超临界通量下的稳定。与采用单独超滤处理某市地表水相比,2种膜组件采用混凝+超滤工艺的运行处理效果更好,且膜组件B比膜组件A处理效果佳。     

好氧膜-生物反应器中微滤膜选择的实验研究

用扫描电镜表面观察和全自动压汞仪测定了2种亲水化改性PVDF微滤膜的平均孔径、孔隙率等基本性能参数。对2种膜的纯水通量,及其平板膜组件在好氧膜生物反应器内污染过程进行分析。结果显示,2种膜污染过程均呈现先缓慢后快速的"二阶段"趋势,第二阶段是膜污染的主导阶段。尽管平均孔径小、孔隙率高的膜本身阻力大、纯水通量低,但其污染速率较低,物理及化学清洗恢复率较高。膜孔径及孔隙率指标是影响其在MBR中运行的污染速率的主要因素,平均孔径小、孔隙率高的膜抗污染能力强。     

厌氧膜生物反应器处理酒厂废水运行特性研究

在一体式平板厌氧膜生物反应器处理酒厂废水的试验中,研究了污染物的去除效果和平板膜组件的运行、污染情况.试验结果表明,COD容积负荷为3～7 kg/(m3·d)、水力停留时间(HRT)为16 h时,平均COD去除率达94.2%;在膜通量为4.6 L/(m2·h)、上升流速为2.5 m/h的条件下,平板膜组件能够连续运行18～20 d;在该试验中临界通量和临界上升流速分别为10～15 L/(m2·h)和5.0m/h,平板膜组件应该在这两个临界值之下运行.膜过滤阻力分析测试结果表明,泥饼层阻力是总阻力的最大组成部分.     

改性无纺布膜生物反应器处理聚酯工艺废水研究

采用自制壳聚糖改性聚丙烯无纺布膜为膜组件的A/O-MBR(厌氧/好氧-膜生物反应器)工艺对聚酯工艺废水的处理进行了研究,并与PVDF商品膜性能进行了比较研究。在近70 d的运行中,当进水COD在200~500 mg/L之间,总氮在30~45 mg/L之间波动时,2种平板膜出水水质稳定。出水COD40 mg/L,NH4+-N0.5 mg/L,TN5 mg/L,浊度0.2 NTU,均满足回用水水质要求和最新的辽宁省废水排放标准。实验中考察分析了污泥浓度和COD/TN对总氮去除率的影响。对比2种膜的运行结果,改性聚丙烯无纺布膜的出水水质略好于PVDF商品膜,但过膜压力稍大、膜通量稍小。     

中空纤维膜生物反应器处理造纸废水

膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理工艺相结合而开发的新型系统,是近年来新发展起来的高效废水处理技术。本实验采用了中空纤维膜组件和活性污泥反应器组成的分置式膜生物反应器,研究其在造纸废水处理中的特性影响因素。     

增强型中空纤维膜生物反应器处理污水

纤维编织管增强型中空纤维膜具有很强的力学性能、界面结合能力,采用纤维编织管增强型中空纤维膜生物反应器处理生活污水,研究纤维编织管增强型中空纤维膜(PAN-PVDF)长期运行的出水水质,并通过对其进行化学清洗考察膜的再生性能及其污染机理。研究表明:PAN-PVDF在运行、清洗过程中表现出很强抗污染能力,可以强化COD的去除,进一步降低出水COD含量,但对NH3-N和TP的去除贡献较小,将其用于膜生物反应器处理生活污水具备可行性;将污染后PAN-PVDF先浸于1wt%柠檬酸后浸于0.3wt%NaClO的清洗顺序获得最佳清洗效果,表明膜表面污染层是由以有机物为主的内污染层和以无机物为主的外污染层构成。     

A/O和A2/O工艺对膜生物反应器处理焦化废水影响的研究

为提高膜生物反应器对焦化废水的处理效果,采用A/O和A2/O两种工艺的膜生物反应器处理焦化废水,通过对比处理效果、分析膜污染情况,寻求膜生物反应处理焦化废水的最优工艺。实验结果表明：A2/O工艺系统对酚、NH3-N、COD的去除率分别为99%、90%和95%;A/O工艺系统对酚、NH3-N和COD的去除率分别为97%、75%和93%。A2/O膜生物反应器系统对焦化废水中NH3-N的去除效果明显优于A/O膜生物反应器系统,其反硝化率为50%-70%。对膜污染分析表明不同工艺对膜污染的影响不显著,A2/O工艺膜通量衰减59%,A/O工艺膜通量衰减56%。研究表明在膜生物反应器中,A2/O工艺对焦化废水的去除效果要优于A/O工艺。     

不同膜组件应用于重力出水式膜生物反应器的性能比较

通过曝气强度的调节,对2种不同膜组件用于重力出水式膜生物反应器处理生活污水进行可行性研究。结果表明：本重力出水式膜生物反应器的经济曝气强度约为40 m³/(m²·h)。此时对氨氮、COD、浊度的平均去除率分别为：97.8%、90.8%和99.4%。对比膜通量与曝气强度的关系,膜组件A（膜丝材质为聚乙烯,直径0.54 mm,孔径0.4 μm,膜面积为9.0 m²）比膜组件B（膜丝材质为聚偏氟乙烯,直径0.80 mm,孔径0.22 μm,膜面积为12.5 m²）具有更好的经济性,适合于改造为重力出水式膜生物反应器。在线化学清洗方式下,膜组件A可以比膜组件B更快地恢复膜通量。     

内置转盘式PVDF膜生物反应器污水处理的试验研究

对内置转盘式PVDF膜生物反应器(SRMBR)处理污水工艺及膜清洗进行了研究.SRMBR处理污水可以长期稳定运行,在实验模拟污水COD为180～368 mg/L时,出水COD在运行1d后稳定在20 mg/L以内,COD去除率>93%.增大转盘式平板膜组件转速可以增大SRMBR的平衡水通量,转速从15 r/min增大到25 r/min,平衡水通量从42.5 L/(m2·h)增大到47.5L/(m2·h).在一定自吸泵停抽时间内(0～1 min),延长停抽时间有利于减缓膜污染、提高平衡水通量.对污染的膜进行水洗、水洗 碱洗、水洗 碱洗 酸洗,3种清洗方式分别使膜平衡水通量恢复至新膜平衡水通量的48.4%、83.5%、90.2%.     

过滤/曝气两用型膜-生物反应器试验研究

对以聚乙烯微孔管为膜组件的过滤 /曝气两用型膜 生物反应器进行了研究。通过清水过滤试验发现 ,PE 1和PE 4 (孔径分别为 70～ 12 0 μm和 5～ 10 μm) 2种微孔管均具有较高的清水通量 ,单位水头下高达 2 5 0L/m2 ·h。PE 4微孔管对活性污泥混合液的过滤性能略优于PE 1,初始膜通量的选择对二者的过滤性能影响很大 ,但污泥浓度的影响则不甚显著。对膜组件进行过滤 /曝气交替运行 ,可有效地清除膜组件表面的泥饼层 ,较好地保持膜过滤性能的稳定。分别改变过滤 /曝气运行周期和初始膜通量 ,考察了膜过滤性能的变化 ,发现交替运行周期在 0 5～ 3h ,初始膜通量在 6 0～ 14 0L/m2 ·h时 ,系统在连续运行过程中每一运行周期内的平均膜通量先经历了初始的下降阶段 ,然后基本稳定在 5 0～ 80L/m2 ·h的水平 ,但低的初始膜通量可以使平均膜通量表现得更为稳定。过滤 /曝气两用型膜 生物反应器用于处理生活污水 ,可获得与传统膜 生物反应器相似的出水水质 ,并且对冲击负荷具有较好的承受能力。大小 2种孔径的微孔管对污染物的去除效果没有明显差异     

颗粒填料复合式膜生物反应器的长期运行特性

在实验室条件下,从有机物去除效果、透膜压差、污泥颗粒粒径和污泥混合液过滤阻力等方面对颗粒填料复合式膜生物反应器（HMBR）的长期运行特性进行了研究。结果表明,与普通MBR相比,HMBR可以显著减缓膜污染,延长稳定运行时间,减少膜组件的清洗频率,在本试验条件下,当膜通量分别为3.0、4.5和6.0 L/（m²·h）时,MBR的透膜压差增长率分别是HMBR的5.5、3.3和2.2倍;HMBR的有机污染物去除效果显著,COD平均去除率达到92.3%,但是由于颗粒填料对HMBR膜表面污泥沉积层的去除,HMBR对有机物的筛滤/吸附作用减弱,造成HMBR出水的COD浓度比MBR略高;随运行时间的增长,HMBR污泥颗粒粒径呈下降趋势,而污泥混合液的过滤阻力逐渐增大,由于颗粒填料对污泥絮体的剪切作用,以及污泥生物相的变化导致HMBR的污泥粒径下降趋势比MBR更为明显,粒径分布范围更窄,而且HMBR的污泥混合液过滤阻力增长速率略大于MBR。     

氧化石墨烯改性PVDF/PET复合膜的制备及其抗污染性能

采用PET编织管作为复合膜的结构层,将PVP和氧化石墨烯(GO)分别作为制孔剂和改性剂与PVDF基材混合,通过涂覆-浸没凝胶相转化法制备得到具有亲水性的高强度PVDF/PET编织管复合膜。观察复合膜的断面结构和表面形貌,测定其纯水通量、表面基团以及接触角等性能参数,并将不同浓度GO改性复合膜应用于序批式膜生物反应器(SMBR)中。利用原子力显微镜(AFM)及自制的污染物胶体探针测定了溶解性微生物产物(SMP)与膜面之间的微观作用力,考察改性复合膜的抗污染特性。在40 d的反应器运行实验中,GO改性复合膜的清洗周期较改性前延长了20%~40%,该结果说明改性复合膜能够有效抑制膜面对污染物的吸附,且GO质量分数为0.5%时清洗周期最长。AFM测试结果显示,复合膜中GO质量分数为0.5%时,SMP与膜面之间的黏附力最小,抗污染能力最强。     

超滤法预处理L-乳酸发酵液

以白酒酒糟乳酸发酵液为研究对象,采用截留分子量为100 kDa的中空纤维超滤膜（聚偏氟乙烯PVDF膜）去除其中的蛋白质等杂质,为后续电渗析分离提纯L-乳酸提供合格的料液。研究表明,操作压力、温度、pH值和进料速度对蛋白质截留率、乳酸回收率和发酵液的膜通量均有影响;乳酸回收率与蛋白质截留率基本呈负相关关系,是因为被截留的蛋白质等在膜面形成滤饼层,有吸附并截留乳酸的作用。通过单因素实验,确定了在操作压力为20 kPa,温度为27℃,pH为3.9,进料速度为280 mL/min的情况下处理效果最好,蛋白质截留率可达到98.01%,乳酸回收率可达到97.78%,发酵液的膜通量为7.26 L/（m2·h）。     

A/O和A2/O工艺对膜生物反应器处理焦化废水影响的研究

为提高膜生物反应器对焦化废水的处理效果,采用A/O和A²/O两种工艺的膜生物反应器处理焦化废水,通过对比处理效果、分析膜污染情况,寻求膜生物反应处理焦化废水的最优工艺。实验结果表明：A²/O工艺系统对酚、NH₃-N、COD的去除率分别为99%、90%和95%;A/O工艺系统对酚、NH₃-N和COD的去除率分别为97%、75%和93%。A²/O膜生物反应器系统对焦化废水中NH₃-N的去除效果明显优于A/O膜生物反应器系统,其反硝化率为50%～70%。对膜污染分析表明不同工艺对膜污染的影响不显著,A²/O工艺膜通量衰减59%,A/O工艺膜通量衰减56%。研究表明在膜生物反应器中,A²/O工艺对焦化废水的去除效果要优于A/O工艺。     

纳米材料对膜生物反应器影响的试验研究

通过向一体式膜生物反应器中投加纳米材料来改变料液性质,预防膜污染和提高膜生物反应器对污染物的去除效率,并利用扫描电镜分析中空纤维膜的表观结构的变化情况,通过红外光谱分析活性污泥性质的变化,以探讨防治膜污染的机理。试验结果表明,纳米材料的投加对COD和NH₃-N的去除无明显影响,提高了TP的去除率,TP去除率达70%。而且投加纳米材料可改变活性污泥的性质和生物膜的表观结构,减缓膜污染。     

膜生物反应器中新型无纺布膜过滤特性及膜污染特征

通过无纺布和聚偏氟乙烯平板膜组件在相同操作条件下的对比实验,研究无纺布膜的过滤特性。结果表明,2种膜的膜生物反应器COD、氨氮平均去除率均＞90%。过膜压力变化表明在长期运行条件下,无纺布可适于作为膜生物反应器的过滤介质,其过滤机理为膜表面滤饼层形成动态膜,从而增强了膜截留能力。膜污染研究表明,无纺布膜阻力主要来自滤饼层（占总阻力的83.6%）,经清洗后膜通量可恢复至94%。扫描电镜显示膜表面滤饼层较厚,结合膜阻力分析结果认为,该滤饼层对膜污染和可逆性影响较大。对膜表面和膜孔中胞外聚合物（EPS）的红外分析证实,其中含有蛋白质和多糖物质,而且组分分析表明蛋白质是膜污染物EPS中的主要组分,在膜孔中的含量比滤饼层中还高。     

表面改性GOT/PVDF超滤膜的制备及对水中微污染物的去除

以氧化石墨烯-二氧化钛(GOT)纳米复合物作为亲水化改性剂,通过动态过滤法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行改性,得到GOT/PVDF改性膜。分别选用腐殖酸(HA)、磺胺嘧啶(SDZ)作为水中微污染物的代表物质,研究了改性膜在不同光照条件下对HA及SDZ的去除行为,同时考察了膜表面GOT的稳定性。结果表明:GOT/PVDF改性膜能提高对水中天然有机物的去除并控制膜污染;在光催化条件下,GOT/PVDF膜能够去除98.3%的SDZ,远高于黑暗条件下31.8%的去除率。